Наклономер

Наклономер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: высокоточное определение уклонов поверхностей и объектов в гравитационном поле Земли. Сущность изобретения: устройство содержит маятник, установленный в корпусе на горизонтальном упругом подвесе. Датчик угла подключен к инвертирующему входу, нагрузочный резистор -- к неинвертирующему, а датчик момента - к выходу дифференциального усилителя обратной связи. К общей точке дифференциального усилителя обратной связи подключен компенсационный резистор , другим выводом соединенный с нагрузочным резистором, подключенным к выходу датчика момента. Номинал компенсационного резистора зависит от геометрии устройства и свойств упругого подвеса, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 С 9/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796837/10 (22) 03,01,90 (46) 30.04.93. Бюл.1Ф 16 (71) Завод Научно-исследовательского института автоматики и приборостроения (72) В.И.Кербер, В.И,Клягин, В.Ю,Макаров, В.В.Юрасов и В.В.Беседин (56) 1. Камен Х. Электронные способы измерений в геодезии. M. Недра. 1982, с.73 — 74.

2, Авторское свидетельство СССР

М 1360380, кл. 6 01 Р 15/13, 1985. (54) НАКЛОН ОМЕ P (57) Использование; высокоточное определение уклонов поверхностей и объектов в

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения углов наклона различных поверхностей и объектов в гравитационном поле Земли.

Целью изобретения является упрощение конструкции наклономера и повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок. обусловленных погрешностями упругого подвеса.

На фиг.1 представлена электрокинематическая схема наклономера; на фиг.2 условно показано расположение элементов в наклономере при измерении угла.

Наклономер содержит корпус-магнитопровод 1, в котором на упругом подвесе 2

„„5U 1812427 А1 гравитационном поле Земли. Сущность изобретения: устройство содержит маятник, установленный в корпусе на горизонтальном упругом подвесе. Датчик угла подключен к инвертирующему входу, нагрузочный резистор — к неинвертирующему, а датчик момента — к выходу дифференциального усилителя обратной связи, К общей точке дифференциального усилителя обратной связи .подключен компенсационный резистор, другим выводом соединенный с нагруэочным резистором, подключенным к выходу датчика момента. Номинал компенсацион ного резистора зависит от геометрии устройства и свойств упругого подвеса, 2 ил. установлена подвижная часть 3 с маятником

4, датчик 5 угла, дифференциальный усили- 00 тель 6 обратной связи, рамку 7 на подвижной части 3, магниты 8 датчика момента, Я расположенные на корпусе 1, нагруэочный ф, резистор 9 и компенсационный резистор 10 р (расположенный, например, на внешней стороне корпуса). Выход датчика 5 подключен к инвертирующему входу усилителя 6, выход усилителя 6 через рамку 7 и нагрузоч- .,3 ный резистор 9 подключен к неинвертирую-, :й щему входу усилителя 9 и общей точкой усилителя 6.

На фиг.2 показан вариант измерения наклономером предельного угла (аизд

90 ), при этом пунктиром показано располо1812427

Rê

U а Кду, К, Кд

U = (arctg — ) Кд„,, Ь

25 где Л вЂ” величина механического провиса уп- св ругого подвеса,м; об ! — длина активного элемента датчика ля угла, м; ме

Кд,у. — коэффициент передачи датчика 5 30 уп угла, В/рад, . но а — угловое смещение упругого подве- об са 2, обусловленное жесткостью обратной по связи, рад; зи

Кд,м, — коэффициент передачи электри- 35 св ческой цепи датчика момента, A/Â; ко

Ку — коэффициент усиления дифферен- н циального усилителя 6 обратной связи, и

Наклономер работает следующим об- .го разом. Корпус 1 устанавливают посадочной 40 ти плоскостью на объект в гравитационном по- о ле Земли таким образом, чтобы измерительная ось, проходящая через центр тяжести маятника 4, была параллельна посадочной плоскости и расположена в вертикальной 45 . "плоскости измерения угла наклона объекта, при этом на маятник 4 действует инерционный момент, обусловленный составляю. щей силы тяжести, который отклоняет подвижную часть 3 на упругом подвесе 2 50 относительно корпуса 1, что регистрируется датчиком 5 угла, преобразующего угловое смещение подвижной части 3 в выходной

Электрический сигнал, поступающий на инвертирующий вход усилителя 6, с выхода 55 которого сигнал поступает в рамку.7 датчика моМента, создающего за счет взаимодействия тока в рамке 7 с магнитным полем постоянных магнитов 8 в рабочем зазоре, образованным корпусом-магнитопроводом

Rк

U а Кд.у, Ку д.м. где

0 = (arctg — ) .Кду

Л

1 жение маятника 4 на упругом подвесе 2 в корпусе 1 беэ учета провиса упругого подвеса, а реальное расположение маятника 4 будет. определяться также и провисом

Ь упругого подвеса, обусловленным действием гравитационных сил. Величина t — расстояние от маятника 4 до датчика 5 угла на корпусе 1 (длина активного элемента датчика 5 угла, расположенного на подвижной части 3, например, заслонки фотодатчика).

Сопротивление компенсационного резистора 10 соответствует величине определенной выражением где йк — сопротивление компенсационного резистора, Ом;

U — величина компенсационного напря- 20 жения, В;

1 и магнитами 8, противодействующий момент, уравновешивающий действие инерционного момента. Ток обратной связи в цепи рамки 7 датчика момента является эквивалентом измеряемого угла наклона, При измерении достаточно больших углов наклона, а также при наличии ускорения вдоль измерительной оси происходит помимо углового отклонения подвижной части 3 линейное смещение подвижной части 3 изза провиса упругого подвеса 2, что компенсируется падением напряжения на резисторе 10 за счет полбжительной обратной связи; в результате выходное напряжение на нагрузочном резисторе 9 пропорционально только углу наклона подвижной части 3 беэ влияния линейнЬго смещения упругого подвеса 2, Формула изобретения

Наклономер, содержащий маятник, установленный в корпусе на горизонтальном упругом подвесе, датчик угла и датчик момента, подключенные соответственно к инвертирующему входу и выходу фференциального усилителя обратной яэи, и нагрузочный резистор, связанный с щей точкой дифференциального усилитеобратной связи и с выходом датчика монта, отличающийся тем, что; с целью рощения конструкции и повышения точсти за счет уменьшения влияния ошибок, условленных погрешностями упругого двеса, ой снабжен компенсационным рестором, через который осуществлена язь нагрузочного резистора с общей точй дифференциального усилителя обратой связи, неинвертирующий вход которого одключен к точке соединения нагрузочнои компенсационного резисторов. а сопро- вление Як компенсационного резистора пределено выражением а — угловое смещение упругого подвеса, обусловленное жесткостью обратной связи. рад;

Кд,у. — коэффициент передачи датчика угла, В/рад;

Кд,м. — коэффициент передачи датчика момента, А/В, Ку — коэффициент усиления дифференциального усилителя обратной связи:

1812427

/ к бьат 7

Составитель В.Макаров

Техред M.Моргентал Корректор М. Демчик

Редактор

Заказ 1570 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

b, — провис упругого подвеса, обусловленный воздействием гравитационных сил на элементы устройства, м;

1 — расстояние от поверхности маятника до корпуса в месте установки датчика угла, м.